KR100964020B1 - 약액 또는 순수 공급 장치, 기판 처리 시스템, 기판 처리 장치 또는 기판 처리 방법 - Google Patents

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아키노부 테라모토
지로 야마나카
노부타카 미즈타니
오사무 나카무라
타카아키 마츠오카
료이치 오오쿠라
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고쿠리츠 다이가쿠 호진 도호쿠 다이가쿠
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

불소 수지인 PVDF에 퍼플루오로모노머를 첨가하고, 소프트화 처리함으로써, 산소투과량을 현저히 저하시킬 수 있음과 함께, 유연성을 구비한 불소 수지 튜브를 얻을 수 있었다. 또한, 나일론 튜브를 외층에 형성하는 것에 의해서도, 산소투과량을 저하시킬 수 있었다. 이들 튜브를 약액이나 초순수의 공급 장치(111)와 세정 장치, 웨트 에칭 장치 등의 약액 또는 초순수 이용 장치(101)와의 사이에 이용한다.

Description

약액 또는 순수 공급 장치, 기판 처리 시스템, 기판 처리 장치 또는 기판 처리 방법{FEEDER FOR DRUG SOLUTION OR ULTRAPURIFIED WATER, BOARD TREATING SYSTEM, BOARD TREATING DEVICE OR BOARD TREATING METHOD}
본 발명은, 초순수(UPW), 약액 등의 처리액을 수송하기 위한 수지 배관을 이용한 약액(藥液) 또는 순수(純水) 공급 장치, 기판 처리 시스템, 기판 처리 장치 또는 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치, 액정 표시 장치 등의 전자 장치를 제조하는 경우, 각종 약액 등의 이외에, 초순수(UPW)(수소 또는 오존을 포함하는 초순수, 소위, 수소수·오존수를 포함함)가, 수지 배관을 통하여 수송, 공급되는 경우가 많다. 이와 같이, 반도체 장치 등의 제조 시에 초순수가 이용되는 이유는, 세정 공정 등에 사용되는 수(水)중에 산소가 용존 산소의 형태로 다량으로 포함되어 있으면, 당해 용존 산소에 의해 자연 산화막이 형성되기 때문이다. 또한, 최근에는, 초순수를 이용한 경우에도, 마찬가지로 자연 산화막이 형성되는 것이 지적되고 있어, 초순수 중의 산소, 파티클(particle), 금속 성분을 철저하게 제거하는 것이 행해지고 있다.
예를 들면, 실리콘 결정을 이용하여 반도체 장치를 형성하는 경우, 산소와 물이 공존하고 있으면, 실리콘 표면에 자연 산화막(SiOx)이 형성된다. 특히, 수용액 중에 산소가 포함되면 표면이 산화됨과 함께 실리콘 표면이 에칭되어, 표면 마이크로 러프니스(micro roughness, 미세 조도)가 증가하는 것도 지적되고 있다.
근년, Si(100) 결정 표면보다, PMOSFET의 전류 구동 능력이 큰 Si(110) 결정 표면이 주목되고 있지만, 이 표면은, Si(100) 표면에 비교해도 수용액 중에서의 에칭이 심하다. 이 때문에, 통상, Si 표면의 세정은, 수용액을 이용한 웨트(wet) 세정이 행해지지만, 그 경우, 수용액 중에 산소를 혼입시키지 않는 것이 필요하다.
여기에서, 수용액 중에 대한 산소의 혼입은, 단순히, 세정 공정 등의 처리 중뿐만 아니라, 초순수, 약액 등의 수송 라인을 구성하는 수지 배관에 있어서도 발생하는 것이 지적되고 있다. 수송 라인에 있어서의 산소의 혼입을 경감하기 위해, 일본공개특허공보 2004-322387호(특허 문헌 1)는, 튜브 본체에, 가스의 투과를 억제하는 수지로 형성된 열수축성의 띠 형상 필름을, 띠 형상 필름끼리가 일부 서로 겹치도록 나선 형상으로 감은 튜브를 개시하고 있다.
또한, 특허 문헌 1은, 감긴 띠 형상 필름을 진공 분위기중에서, 당해 띠 형상 필름의 융점보다 낮은 온도로 가열하고, 감긴 띠 형상 필름을 열수축시킴과 함께 융착(融着)시켜, 감긴 필름 간의 공기를 배제하고 있다. 또한, 특허 문헌 1은, 튜브 본체로서, 사불화에틸렌·퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체 수지(PFA), 사불화에틸렌 수지(PTFE), 사불화에틸렌-육불화프로필렌 공중합체(FEP) 등의 불소 수지를 사용하는 것을 개시하고 있다. 또한, 띠 형상 필름으로서, 낮은 기체 투과도를 가짐과 함께 열수축성을 갖는 폴리염화비닐리덴을 이용하는 것도 개시하고 있다. 이와 같이, 띠 형상 필름에 의해 가스 투과량 억제 외피층을 형성함으로써, 튜브 내에 흐르는 초순수, 약액에, 외피층을 투과한 가스가 용출하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 일본특허출원 2004-299808호(특허 문헌 2)는, 반도체 제조 장치, 액정 제조 장치 등에 사용되는 배관으로서, 불소 수지를 2층으로 적층한 불소 수지 2중 튜브를 개시하고 있다. 특허 문헌 2에서 개시된 불소 수지 2중 튜브는, 내측층 튜브와 외측층 튜브를 구비하고, 내측층 튜브는, 내식성, 내약품성이 우수한 불소 수지(예를 들면, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 또는, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE))에 의해 구성되고, 다른 한쪽인, 외측층 튜브는, 가스의 투과를 억제할 수 있는 불소 수지(예를 들면, 폴리불화비닐리덴(PVDF))에 의해 구성되어 있으며, 내측층 튜브와 외측층 튜브는 용착(溶着)된 구성을 갖고 있다.
특허 문헌 2에 나타난 불소 수지 2중 튜브는, 우수한 내식성, 내약품성 및, 가스 비(非)투과성을 가짐과 함께, 내측층 튜브와 외측층 튜브를 강고하게 접합할 수 있다는 이점을 구비하고 있다.
[특허 문헌 1] 일본공개특허공보 2004-322387호
[특허 문헌 2] 일본특허출원 2004-299808호
(발명의 개시)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
특허 문헌 1은, 개시된 튜브에 의해 배관을 행하고, 당해 배관 내에 흐르는 초순수 중의 용존산소량을 용존산소계에 의해 측정하고, 용존산소량을 3.5ppb까지 저감할 수 있는 것을 개시하고 있다.
한편, 특허 문헌 2는, 내측층 튜브와 외측층 튜브와의 사이의 박리 강도가 3.0N/m 이상인 불소 수지 2중 튜브를 개시하고 있다. 또한, 특허 문헌 2는, 산소투과량 및 산소투과계수를 규정하고, 이들 산소투과량 및 산소투과계수를 저하할 수 있는 것도 지적하고 있다. 여기에서, 특허 문헌 2에서는, 산소투과량으로서, 24시간(하루)중의 산소투과량(grams/24hr)을 규정하고, 한편, 산소투과계수로서, (grams·mil/100in2·24hr·atm)으로 나타내어지는 계수를 규정하고 있다. 즉, 산소투과량 및 산소투과계수는 다음식 (1) 및 (2)에 의해 나타내어진다.
산소투과량(grams/24hr)
=(용존 가스 농도(g/l)×튜브 내 용적(容積)(l)/튜브 내 체류 시간(24hr),
… (1)
산소투과계수(grams·mil/100in2·24hr·atm)
=(산소투과계수×튜브 두께(mil))/(튜브 표면적(100in2)×가스 차압(atm))
… (2)
특허 문헌 2에 의하면, 내측층 튜브와 외측층 튜브로서, 각각, PFA층 및 PVDF층을 구비한 불소 수지 2중 튜브는, 양층 간에 친수화 처리를 시행하지 않는 경우, 0.135(grams·mil/100in2·24hr·atm)의 산소투과계수를 나타내고, 한편, 양층 간에 친수화 처리를 시행한 경우, 0.025(grams·mil/100in2·24hr·atm)의 산소투과계수를 나타내는 것이 개시되어 있다. PFA 단층의 경우에 있어서의 산소투과계수는 1.300(grams·mil/100in2·24hr·atm)인 점에서, 특허 문헌 2에 나타난 불소 수지 2중 튜브는, 산소투과계수를 현저히 작게 할 수 있다.
한편, 최근의 반도체 제조 장치, 액정 제조 장치 등에서는, 세정중에 허용되는 용존산소량은, 10ppb 이하이며, 그것을 가능하게 하기 위해서는, 산소투과량은, 5×106(개·㎝/㎠secPa) 이하일 것이 요구된다.
그러나, 특허 문헌 1에 나타난 튜브에서는, 용존산소량을 3.5ppb 이하로 하는 것, 더구나, 1ppb 이하로 하는 것은 불가능하다. 한편, 특허 문헌 2에 기재된 수법에서는, 내측층 튜브에 친수화 처리를 시행해도, 소망의 산소투과량을 달성할 수 없다. 바꿔 말하면, 특허 문헌 2에 있어서, 0.025(grams·mil/100in2·24hr·atm)의 산소투과계수를 얻기 위해서는, 예를 들면, 금속 나트륨, 나프탈렌 및, THF(tetrahydrofuran)의 혼합액을 준비하고, 당해 혼합액 내에 내측층 튜브를 침지한 후, 메탄올 세정하여 나프탈렌을 제거하고, 물 세척에 의해 불화나트륨을 제거하는 친수화 처리가 필요하다. 따라서, 특허 문헌 2의 수법에서는, 소망의 산소투과 특성을 갖는 튜브를 얻기 위해 복잡한 작업을 필요로 할 뿐만 아니라, 외측층 튜브를 형성하기 위해 이용되는 PVDF는 유연성을 갖고 있지 않기 때문에, 배관하는 것이 어렵다는 결점이 있다.
본 발명의 목적은, 배관을 개선함으로써, 10ppb 이하의 용존산소량을 달성할 수 있는 약액/순수 공급 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 소망의 용존산소량 및 산소투과계수를 얻을 수 있는 불소 수지를 포함하는 배관을 포함하는 기판 처리 장치, 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 유연성을 갖는 불소 수지에 의해 형성된 배관을 포함하는 기판 처리 시스템을 이용하여 전자 장치를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명의 제1 형태에 의하면, 약액 또는 초순수로부터 기체를 제거하는 탈기(脫氣) 장치와, 산소투과계수가 5×106[개·㎝/㎠secPa] 이하인 수지 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 또는 초순수 공급 장치가 얻어진다.
상기 수지 배관의 산소투과계수는, 2×106[개·㎝/㎠secPa] 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 수지 배관이 조성이 다른 2종류 이상의 재료에 의해 일체적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
혹은 상기 수지 배관은 소프트화 처리된 PVDF에 의해 형성된 PVDF층을 포함하거나, 나일론층을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 수지 배관은 소프트화 처리된 PVDF층 또는 나일론층과, ETFE, PTFE, PVDC, FEP, PFA 중 어느 하나에 의해 형성된 층과의 조합에 의해 구성되는 것도 바람직하다.
상기 수지 배관의 내측 표면은, 알카리성 수용액, 산성 수용액, 중성 수용액, 유기 용제 중 어느 하나에 내성(耐性)이 있는 재료에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 수지 배관을 이용함으로써 상기 약액 또는 초순수의 용존 산소 농도가 10ppb 이하로 유지될 수 있는 것을 특징으로 하는 공급 장치가 얻어진다.
또한 상기 어느 하나의 공급 장치와, 상기 공급 장치로부터 상기 수지 배관을 통하여 공급되는 약액 또는 초순수를 이용하여 기판을 처리하는 처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 시스템이 본 발명에 의하면 얻어진다.
상기 처리 시스템에 있어서, 상기 수지 배관의 분위기중의 질소 가스, 산소 가스, 아르곤 가스 및 이산화탄소 가스 중 적어도 하나의 상기 수지 배관으로의 투과가 억제되어 있다. 또한, 상기 초순수는 수소를 포함하는 수소수이며, 상기 수지 배관 외(外)로의 수소 가스의 투과가 억제되어 있다.
여기에서, 산소 농도를 저감한 수용액(비(非)수용액이라도 가능)의 공급계를 실현하는 것에 대해서는, 고려되고 있지 않다. 구체적으로 말하면, 현상(現狀)은, 약액 공급계는 PFA 튜브가 이용되는 일이 많고, 그것을 투과하는 산소 분자는, 1.56×107(개·㎝/㎠secPa) 정도이며, 10의 6승 오더(order)로 할 수는 없다.
본 발명에서는, 세정시 등에 있어서, 표면이 폭로(暴露)되는 수용액 중의 산소 농도를, 산소 분자의 수로 10의 6승 오더 정도로까지 저감할 수 있는 약액 공급계·웨트 세정 장치를 실현할 수 있다.
그래서, 본 발명의 다른 형태에 의하면, 약액으로부터 기체를 제거하는 탈기 장치와 상기 배관에 의해 구성되는 약액 공급 장치가 얻어진다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 약액 중의 용존 산소 농도가 10ppb 이하인 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치가 얻어진다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 수지 재료의 조성/구성을 최적화함으로써, 공급해야 할 수용액·비수용액으로의 내성을 갖고, 또한 산소(기체)의 투과율이 적은 배관을 형성한다. 또한, 본 발명에서는, 약액은 탈기를 행함과 함께, 상기 배관을 이용하여 산소가 적은 약액 공급계를 구성할 수 있다. 또한, 저산소 농도의 웨트 처리 용기와 상기 약액 공급계를 조합하여, 웨트 처리 장치를 구성하는 것도 가능하다. 이와 같이, 본 발명에 있어서는, 기체 투과가 매우 적은 배관을 형성하여, 기체, 특히, 산소 농도가 낮은 약액 공급계·웨트 세정 장치를 구성할 수 있다.
이에 따라, 분위기 공기로부터의 O2, CO2 등의 투과를 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 수소수로부터의 배관 외로의 수소의 투과, 염산이나 불소산 등으로부터의 배관 외로의 기체의 투과도 억제할 수 있다.
도1 은 본 발명의 배관 시스템에 이용하는 튜브의 일 예를 나타내는 개략 사시도이다.
도2 는 본 발명의 배관 시스템에 이용하는 튜브의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도3 은 본 발명에 이용하는 튜브의 특성을 측정하는 측정계를 나타내는 도면이다.
도4 는 도3 에 나타낸 측정계를 이용하여 측정한 산소의 투과량을 나타내는 그래프이다.
도5 는 도3 에 나타낸 측정계를 사용한 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도6 은 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치, 기판 처리 시스템의 개략을 나타내는 도면이다.
도7 은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 기판 처리 장치, 기판 처리 시스템의 개략을 나타내는 도면이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
10 : 소프트화 처리된 PVDF 튜브
12 : PFA 튜브
14 : 나일론 튜브
16 : 접착제층
100, 200 : 기판 처리 시스템
101, 201 : 세정실
102, 103, 202, 203 : 처리액 입력 포트
104, 105, 204, 205 : 수지 배관
106, 206 : 노즐
107, 207 : 피처리 기판
108, 208 : 회전대
111, 211 : 약액·초순수 공급 장치
112, 212 : 탈기 장치
113 : 조합 완료 약액 탱크
114 : 펌프
115-1∼115-6, 215-1∼215-2 : 밸브
120, 130, 220, 230 : 장치 간 배관
117-1∼117-3, 118-1∼118-9 : 배관
217-1∼217-3, 218-1∼218-3 : 배관
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
도1 을 참조하여, 본 발명에 따른 약액/순수 공급 장치, 기판 처리 장치, 기판 처리 시스템에 있어서 사용되는 튜브를 설명한다. 도시된 튜브(10)는, 소프트화 처리된 단층의 PVDF(폴리불화비닐리덴)에 의해 형성되어 있으며, 1200MPa의 굴곡탄성률을 갖고 있다. 통상의 PVDF는 2000MPa의 굴곡탄성률을 갖고, 유연성을 갖고 있지 않기 때문에, 통상의 PVDF에 의해 형성된 튜브는, 꺾어 구부리는 등의 가공을 행할 필요가 있는 수지 배관으로는 부적합하다. 이 때문에, 실제로는, 반도체 장치 등을 제조하기 위해 이용되는 약액/순수 공급 장치 등의 배관으로는, PVDF 배관은 사용되지 않고 있는 것이 실정이다.
이런 점을 고려하여, 도시된 PVDF 튜브(10)에는, 퍼플루오로모노머를 첨가함으로써 분자 간 결합력을 완화하는 소프트화 처리가 시행되어 있다. 이 결과, 소프트화된 PVDF 튜브(10)는 유연성을 구비한 것으로 되어, 자유롭게 꺾어 구부려, 수지 배관을 자유롭게 행할 수 있어, 반도체 제조 장치, 액정 제조 장치의 약액/순수 공급 장치 등의 배관으로서 이용할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 전술한 소프트화된 PVDF 튜브(10)는, PFA에 의해 형성된 튜브에 비교하여, 가스(산소, 질소)에 대하여, 극히 양호한 비투과성, 즉, 극히 낮은 투과 계수를 갖는 것이 판명되었다.
한편, 반도체 제조 장치, 액정 제조 장치 등의 배관으로서는, 전혀 사용되고 있지 않은 나일론제(製)의 튜브도, PFA 단층 구조의 튜브에 비교하여, 극히 낮은 투과 계수를 나타내는 것이 판명되었다. 즉, 도1 에 나타난 PVDF 튜브(10)는 단층의 나일론 튜브로 치환해도 좋은 것이 실험적으로 확인되었다.
또한, 도2 를 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 이용하는 튜브의 다른 예는 3층 구조를 갖는 튜브이며, 도시된 튜브는, 내층을 형성하는 PFA 튜브(12) 및 외층을 형성하는 나일론 튜브(14)를 구비하고, 당해 PFA 튜브(12)와 나일론 튜브(14)를 접착제층(16)에 의해 접착한 구성을 갖고 있다.
이 구성에서는, 가스의 투과를 억제하고, 그리고, 초순수, 그 이외의 약액, 기체에 대하여 불활성이고 내구성이 우수한 불소 수지인 PFA 튜브(12)에 의해 내층을 형성하고 있다. 그러나, PFA 튜브(12)만으로는, 가스(산소, 질소)의 투과를 충분히는 막을 수 없기 때문에, 소망의 특성을 갖는 수지 배관을 구성할 수 없다.
이 때문에, 도시된 예에서는, 이런 종류의 반도체 제조 장치에서는 사용되고 있지 않는 나일론 튜브(14)에 의해 외층을 형성하고, 당해 나일론 튜브(14)와 PFA 튜브(12)를 접착제층(16)에 의해 접착한 결과, PFA 튜브 단층의 경우에 비교하여 극히 양호한 결과가 얻어졌다. 즉, 통상, 나일론은 알카리에 약하고, 변색하기 쉽기 때문에, 반도체 제조 장치 등의 배관으로는 부적당하다고 생각되고 있지만, 본 발명자들의 실험에 의하면, 산소의 투과량을 저감시키는 데에 유효한 것이 판명되었다. 구체적으로 말하면, 0.2㎜의 두께를 갖는 PFA 튜브(12)와, 0.7㎜의 두께를 갖는 나일론 튜브(14)를 0.1㎜의 두께를 갖는 불소계 접착제층(16)에 의해 접착했다.
상기한 사실을 분명히 하기 위해, 투과 계수의 측정 결과를 설명한다. 우선, 도3 을 참조하여, 본 발명에 따른 실험에 사용한 투과 계수의 측정계를 설명한다. 도3 에 나타내는 바와 같이, 샘플 튜브(20)로서 세트된 튜브에, 탈기 필터(도시하지 않음)를 통하여 초순수(UPW)(탈기 UPW)를 공급한다. 도시된 측정계에 있어서, 샘플 튜브(20)에 대한 가스의 투과는, 가스와 샘플 튜브(20)의 접촉 면적, 접촉 시간, 압력, 온도에 비례하여 증가하고, 두께에 반비례한다. 따라서, 단위 시간, 단위 압력, 단위 두께당의 투과량(투과 계수)은, 이하의 식 (3)에 의해 산출했다.
투과 계수=
(투과 물질의 양×샘플의 두께)/(샘플의 면적×접촉 시간×투과 물질의 압력차)=(개·㎝)/(㎠·sec·Pa) … (3)
도3 에 나타난 측정계를 이용하여 측정된 측정 결과를 도4 에 나타낸다. 여기에서, 각 샘플 튜브(20)는, 외경 8㎜, 내경 6㎜를 갖고, 그리고, 길이가 1.5m였다. 도시된 예에서는, 23℃의 UPW를 1l/min의 유량으로 도3 에 나타낸 측정계에 흘린 경우의 측정 결과이며, 여기에서는, 샘플 튜브(20)에 3kgf/㎠의 산소 부하를 가한 경우에 있어서의 용존 산소(DO)의 측정 결과를 나타내고 있다.
도4 에 나타난 특성 곡선(C1)은, PFA 단층 튜브의 투과량을 나타내고, 특성 곡선(C2)은, 나일론 단층 튜브의 투과량의 시간적인 변화(24시간 중)를 나타내고 있다. 또한, 특성 곡선(C3)은, 도2 와 동일하게, PFA층, 접착제층, 및, 나일론층의 3층을 적층함으로써 구성되고, 외경 8㎜, 내경 6㎜, 및, 길이 1.5m를 갖는 튜브의 투과량을 나타내고 있다. 또한, 특성 곡선(C4)은, 도1 에 나타난 소프트화 처리된 PVDF 튜브의 투과량을 나타내고 있다. 또한, 도4 의 특성 곡선(C5)은, 유연한 배관을 할 수 없는 스테인리스 튜브(SUS)의 투과량을 참고를 위해 나타내고 있다.
도4 로부터도 분명한 바와 같이, 소프트화 처리된 PVDF 튜브(C4), 3층 구조의 튜브(C3), 나일론 튜브(C2) 모두, 24시간 경과해도 10ppb 이하의 산소투과량을 나타내고, 50ppb 가까이까지 달하는 PFA 단층 튜브에 비교하여, 극히 양호한 특성을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 그중에서도, 산소투과량은, 소프트화 처리 된 PVDF 튜브(C4)에 있어서 가장 적고, 이어서, 3층 구조의 튜브(C3) 및 나일론 튜브(C2)의 순으로 점차 산소투과량이 많아지는 것을 알 수 있다. 또한, 소프트화 처리된 PVDF 튜브는 스테인리스 튜브(SUS)와 동일한 정도의 저(低)산소투과량이다.
다음으로, 도5 를 참조하면, 상기한 튜브의 산소투과계수의 측정치가 나타나 있다. 여기에서는, 16∼20시간 중의 평균치가 용존 산소(DO)로서 나타나 있으며, 또한, 표 1에는 UPW 중에 잔존하고 있던 산소량을 0.14ppb로 한 경우의 용존 산소의 변화량이 ΔDO로서 나타나 있다. 또한, 식 (3) 및 식 (2)를 이용하여 산출된 산소투과계수도 나타나 있다.
표 1에서도 분명한 바와 같이, PFA 단층 튜브의 산소투과계수(1.56×107:1.84)에 비교하여, 나일론 튜브, 3층 튜브, 및, 소프트화 처리된 PVDF 튜브는, 모두 매우 작은 산소투과계수(즉, 107 오더 이하)를 갖고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 소프트화 처리된 PVDF 튜브, 3층 튜브 및, 나일론 튜브의 2개의 산소투과계수는, 각각, (1.50×105:0.02),(1.66×106:0.20) 및, (2.14×106:0.25)(단위 생략)이며, PFA 튜브에 비교하여 한 자릿수 작은 산소투과계수를 나타내고, 특히, 소프트화 처리된 PVDF 튜브는 PFA 튜브보다도 두 자릿수 작은 산소투과계수를 갖고 있다.
위에 서술한 나일론을 포함하는 배관의 예로서, 나일론과 PFA를 조합한 튜브에 대하여 설명했지만, 나일론과, 다른 불소 수지, 예를 들면, ETFE, PTFE, PVDC, FEP 등을 조합해도 좋다. 또는, 소프트화된 PVDF를 ETFE, PTFE, PVDC, FEP, PFA 등과 조합할 수 있다. 이들의 경우, 내측층으로서, 알카리성 수용액, 산성 수용 액, 중성 수용액, 유기 용제 중 어느 하나에 대하여 내성을 나타내는 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
도6 을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 따른 약액 또는 순수 공급 장치, 기판 처리 시스템, 기판 처리 장치 및, 기판 처리 방법을 설명한다. 도시된 예는, 반도체 기판 또는 FDP 기판 등의 기판을 세정 처리하는 경우의 기판 처리 시스템을 나타내고 있으며, 당해 시스템(100)은 기판 처리 장치에 상당하는 세정실(101)을 포함하고 있다. 기판 처리 장치는 처리액 공급원에 접속되는 처리액 입력 포트(102 및 103)를 구비하고 있다. 입력 포트의 한쪽(102)은 초순수 도입용, 다른 한쪽(103)은 약액 도입용이다. 각각의 포트(102, 103)에는, 본 발명에 따른 산소투과계수가 5×106(개·㎝/㎠secPa) 이하, 바람직하게는 2×106(개·㎝/㎠secPa) 이하인 수지 배관(104, 105)이 각각 접속되고, 각 배관은 노즐(106)에 접속되어 있다.
노즐(106)로부터는, 수지 배관(104 및 105)으로 수송된 초순수 및 약액의 한쪽 또는 양쪽이, 회전대(108)에 지지된 피처리 기판(이 경우는, 반도체 웨이퍼)(107)으로 토출되고, 기판 표면의 세정 처리가 행해진다. 기판 처리 장치(101)의 처리액 입력 포트(102 및 103)에는 처리액 공급원이 접속되지만, 처리액 공급원으로서는 탈기된 처리액을 공장에서 운반하여 공급하는 탱크 등의 것이어도 좋고, 본 실시 형태에 나타내는 약액·초순수 공급 장치(111)여도 좋다.
이 실시 형태에서는, 약액·초순수 공급 장치(111)는, 탈기 장치(112), 조합 완료 약액 탱크(113), 펌프(114), 밸브(115-1~115-6), 본 발명에 따른 산소투과계수가 5×106(개·㎝/㎠secPa) 이하, 바람직하게는 2×106(개·㎝/㎠secPa) 이하의 수지 배관(117-1∼117-3, 118-1∼118-9)을 구비하고 있다.
초순수는 수지 배관(117-1)으로부터 도입되어, 탈기 장치(112)를 지나 탈기되어 배관(117-2), 밸브(115-3)를 거쳐 도출부 배관(117-3)으로부터 도출됨과 함께, 밸브(115-1) 및 배관(118-2)을 거쳐 탱크(113)에도 공급된다.
탱크(113)에는 필요 종류의 약액이 수지 배관(118-1)으로부터 탈기 장치(112)로 탈기되어 밸브(115-1) 및 배관(118-2)을 거쳐 공급됨과 함께, 질소 등의 탈기용 가스도 배관(118-1), 밸브(115-1), 배관(118-2)을 거쳐 공급된다. 탈기되어 조합된 약액은 탱크(113)로부터 배관(118-3), 밸브(115-5)를 거쳐 펌프(114)로 보내짐과 함께, 일부는 밸브(115-6), 폐기부 배관(118-9)을 거쳐 폐기된다. 펌프(114)는 탈기·조합된 약액을 배관(118-5 및 118-6), 밸브(115-4)를 거쳐 도출부 배관(118-7)으로부터 배출됨과 함께, 필요에 따라 약액을 밸브(115-2) 및 배관(118-8)을 거쳐 탱크(113)에 되돌린다.
약액·초순수 공급 장치(111)의 도출부 배관(117-3 및 118-7)은, 산소투과계수가 5×106(개·㎝/㎠secPa) 이하, 바람직하게는 2×106(개·㎝/㎠secPa) 이하의 본 발명에 따른 수지 배관(120 및 130)을 통하여, 기판 처리 장치(101)의 처리액 입력 포트(102 및 103)에 각각 접속되고, 이들 수지 배관(120 및 130)을 통하여, 기판 처리 장치(101)에 초순수 및 약액이 각각 공급된다.
본 발명에서는, 장치 간 접속 배관(120 및 130)을 「처리액 공급 배관」으로 간주해도 좋고, 혹은 처리액 공급원의 일부로 간주해도 좋다. 후자의 경우, 「처리액 공급 배관」은 기판 처리 장치(101) 내의 배관(104 및 105)이 된다. 마찬가지로 장치 간 접속 배관(120 및 130)을 기판 처리 장치의 일부로 간주해도 좋고, 그 경우, 「수지 배관」은 약액·초순수 공급 장치(111) 내의 배관(117, 118)이 된다.
도7 을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템은, 마찬가지로, 반도체 기판 또는 FDP 기판 등의 기판을 세정 처리하는 경우의 기판 처리 시스템의 예이며, 시스템(200)은 기판 처리 장치에 상당하는 세정실(201)을 포함하고 있다. 기판 처리 장치(201)의 구성은 도6 의 예와 동일하며, 처리액 공급원에 접속되는 처리액 입력 포트(202 및 203)를 구비하고, 입력 포트의 한쪽(202)은 초순수 도입용, 다른 한쪽(203)은 약액 도입용이다. 각각의 포트에는, 산소투과계수가 5×106(개·㎝/㎠secPa) 이하, 바람직하게는 2×106(개·㎝/㎠secPa) 이하인 본 발명에 따른 수지 배관(204, 205)이 각각 접속되고 각 배관은 노즐(206)에 접속된다. 노즐(206)로부터는, 배관(204 및 205)으로 수송된 초순수 및 약액의 한쪽 또는 양쪽이, 회전대(208)에 지지된 피처리 기판(이 경우는, 반도체 웨이퍼)(207)으로 토출되어, 기판 표면의 세정 처리가 행해진다.
약액·초순수 공급 장치(211)는, 탈기 장치(212), 밸브(215-1∼215-2), 산소투과계수가 5×106(개·㎝/㎠secPa) 이하, 바람직하게는 2×106(개·㎝/㎠secPa) 이 하인 본 발명에 따른 수지 배관(217-1∼217-3, 218-1∼218-3)을 구비하고 있다. 초순수는 수지 배관(217-1)으로부터 도입되고, 탈기 장치(212)로 탈기되어 배관(217-2), 밸브(215-2)를 거쳐 도출부 배관(217-3)으로부터 도출됨과 함께, 밸브(215-1)를 거쳐 약액과의 혼합에도 사용될 수 있다. 필요 종류의 약액은 수지 배관(218-1)으로부터 탈기 장치(212)로 탈기되어 밸브(215-1) 및 배관(218-2)을 거쳐 조합되고, 밸브(215-2)로 수송된다. 탈기·조합된 약액은 밸브(215-2)를 거쳐 도출부 배관(218-3)으로부터 배출된다. 약액·초순수 공급 장치(211)의 도출부 배관(217-3 및 218-3)은, 산소투과계수가 5×106(개·㎝/㎠secPa) 이하, 바람직하게는 2×106(개·㎝/㎠secPa) 이하의 본 발명에 따른 수지 배관(220 및 230)을 통하여, 기판 처리 장치(201)의 처리액 입력 포트(202 및 203)에 각각 접속되어, 수지 배관(220 및 230)을 통하여 기판 처리 장치(201)에 초순수 및 약액이 각각 공급된다.
도6 및 도7 의 예에 있어서, 장치 간 배관(120, 130, 220, 230)은 클린 룸(clean room) 에어에 쏘여지지만, 이들 장치 간 배관(120, 130, 220, 230)은, 산소투과계수가 5×106(개·㎝/㎠secPa) 이하, 바람직하게는 2×106(개·㎝/㎠secPa) 이하인 본 발명에 따른 수지 배관을 이용하고 있기 때문에, 탈기된 초순수 및/또는 약액으로의 산소 혼입을 방지하고, 처리 장치에서의 기판 처리에 있어서의 산소의 악영향을 극한까지 막을 수 있다.
한편, 기판 처리 장치(101, 201) 및 공급 장치(111, 211)는 통상은 클린룸 에어를 HEPA 등의 필터를 통하여 취입하고 있지만, 그 내부의 수지 배관(104, 105, 204, 205, 117-1∼117-3, 118-1∼118-9, 217-1∼217-3, 218-1∼218-3)도, 산소투과계수가 5×106(개·㎝/㎠secPa) 이하, 바람직하게는 2×106(개·㎝/㎠secPa) 이하의 본 발명에 따른 수지 배관을 이용하고 있기 때문에, 탈기된 초순수 및/또는 약액으로의 산소 혼입을 방지할 수 있다. 또한, 기판 처리 장치(101, 201) 및 공급 장치(111, 211)의 한쪽 또는 양쪽을 밀폐 구조로 하여 질소 가스를 도입하는 경우에는, 그 내부의 수지 배관은 종래의 것이라도 사용 가능하지만, 본 발명에 따른 수지 배관을 이용하는 것이 다음의 이유로 보다 바람직하다.
즉, 배관 주위의 용해시키고 싶지 않은 기체 가스 종(種)을 줄이는 것, 및, 기체 투과가 되기 어려운 배관을 이용함으로써, 배관을 통하여 기체가 확산하여 액체 내로 용해한다는 속도 그 자체가 저하하고, 용해량을 추가로 저감할 수 있다. 즉, 배관이 가스를 녹이는 속도를 억제하고, 또한 질소 가스 도입에 의한 분위기 치환에 의해 용해하는 가스의 존재량을 줄임으로써, 효과가 더욱 커진다. 또한, 본 발명의 배관을 이용하여 가스의 용해 속도를 낮춤으로써, 장치 내 분위기를 치환하는 데에 사용하는 가스량을 줄이고, 장치의 밀폐도를 높이지 않아도 되어, 분위기의 농도 관리도 편하게 할 수 있다.
또한, 동일한 관점에서, 장치 간 배관(120, 130, 220, 230)을 밀폐체로 수용하여 질소 가스 등을 도입하면, 산소의 용존량을 더욱 줄일 수 있다.
또한, 도6 및 도7에 나타난 배관은 직선적인 배관만을 나타내고 있지만, 실제로는, 장치 내부 및 장치 간에서 배관은 반드시 꺾어 구부려 배치하지 않으면 안 되는 사태가 생긴다. 이 경우, 굴곡탄성률을 1800MPa 이하로 하면, 유연성이 있는 수지 배관으로서 실용적으로 이용할 수 있다. 본 발명에서 설명한 소프트화 처리된 PVDF(폴리불화비닐리덴) 및 나일론은, 각각, 1200MPa 및 500MPa의 굴곡탄성률을 갖고 있기 때문에, 실용상 문제없이 배관을 행할 수 있다. 한편, 소프트화 처리되지 않는 통상의 PVDF의 굴곡탄성률은 2000MPa이며, 유연성을 갖고 있지 않기 때문에, 통상의 PVDF에 의해 형성된 튜브는, 꺾어 구부리는 등의 가공을 행할 필요가 있는 수지 배관으로는 적합하지 않지만, 본 발명에 따른 수지 배관은, 모두, 1800MPa 이하의 굴곡탄성률을 구비하고 있기 때문에, 유연성이 있는 수지 배관으로서 실용화될 수 있다.
또한, 도6 및 도7 에 나타낸 기판 처리 장치는, 모든 배관을 본 발명에 따른 수지 배관에 의해 형성했지만, 배관의 일부만을 본 발명에 따른 수지 배관에 의해 형성해도 좋다.
본 발명은, 약액으로부터 기체를 제거하는 탈기 장치와 배관을 조합함으로써 구성된 약액 공급 시스템, 및, 이 약액 공급 시스템을 포함하는 처리 시스템에도 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 기판 처리 장치, 기판 처리 방법에도 적용할 수 있고, 이러한 기판 처리 방법을 공정에 포함하는 전자 장치 제조에도 적용할 수 있다.

Claims (22)

  1. 약액 또는 순수(純水)로부터 기체를 제거하는 탈기(脫氣) 장치와, 산소투과계수가 5×106(개·㎝/㎠secPa) 이하인 수지 배관을 포함하며,
    상기 수지 배관이 소프트화 처리된 PVDF층, 또는 나일론층을 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 또는 순수 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수지 배관의 산소투과계수가, 2×106(개·㎝/㎠secPa) 이하인 것을 특징으로 하는 약액 또는 순수 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수지 배관이 조성이 다른 2종류 이상의 재료에 의해 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 약액 또는 순수 공급 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    상기 수지 배관이 소프트화 처리된 PVDF층 또는 나일론층과, ETFE, PTFE, PVDC, FEP, PFA 중 어느 하나에 의해 형성된 층과의 조합에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 약액 또는 순수 공급 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수지 배관의 내측 표면이, 알카리성 수용액, 산성 수용액, 중성 수용액, 유기 용제 중 어느 하나에 내성(耐性)이 있는 재료에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 약액 또는 순수 공급 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수지 배관을 이용함으로써 상기 약액 또는 순수의 용존 산소 농도가 10ppb 이하로 유지될 수 있는 것을 특징으로 하는 약액 또는 순수 공급 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 순수는 수소를 포함하는 수소수이며, 상기 수지 배관 외(外)로의 수소 가스의 투과가 억제되어 있는 것을 특징으로 하는 약액 또는 순수 공급 장치.
  10. 제1항에 기재된 약액 또는 순수 공급 장치와, 상기 공급 장치로부터 상기 수지 배관을 통하여 공급되는 약액 또는 순수를 이용하여 기판을 처리하는 처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수지 배관의 분위기중의 질소 가스, 산소 가스, 아르곤 가스 및 이산화탄소 가스의 적어도 하나의 상기 수지 배관 내로의 투과가 억제되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  12. 탈기된 처리액으로 기판을 처리하는 기판 처리부와, 상기 처리액의 처리액 공급원과, 상기 처리액 공급원과 상기 기판 처리부의 사이에 개재하는 처리액 공급 배관을 포함하는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 처리액 공급 배관을 산소투과계수가 5×106(개·㎝/㎠secPa) 이하인 수지 배관으로 하며,
    상기 수지 배관이 소프트화 처리된 PVDF층, 또는 나일론층을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 수지 배관의 산소투과계수가, 2×106(개·㎝/㎠secPa) 이하인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 수지 배관이 조성이 다른 2종류 이상의 재료에 의해 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제14항에 있어서,
    상기 수지 배관이 소프트화 처리된 PVDF층 또는 나일론층과, ETFE, PTFE, PVDC, FEP, PFA 중 어느 하나에 의해 형성된 층과의 조합에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 수지 배관의 내측 표면이, 알카리성 수용액, 산성 수용액, 중성 수용액, 유기 용제 중 어느 하나에 내성이 있는 재료에 의해 형성되어 있는 것을 특징 으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 처리액은 수소를 포함하는 수소수이며, 상기 수지 배관 외로의 수소 가스의 투과가 억제되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  20. 제10항에 기재된 기판 처리 시스템을 이용하여 기판을 처리하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  21. 제12항에 기재된 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  22. 제20항 또는 제21항에 기재된 기판 처리 방법에 의한 기판 처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치의 제조 방법.
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